今天給大家分享的是：12 種開關模式電源拓撲（電路圖+計算公式+應用）

一、12 種開關模式電源拓撲總結

話不多說，直接上圖，這里分為非隔離式和隔離式兩種：

非隔離式拓撲總結

隔離式拓撲總結

下面是關于如何選擇開關模式電源拓撲的簡單總結：

如何選擇開關模式電源拓撲總結

下面詳細介紹每個開關模式電源拓撲。

二、Buck

1、Buck

BUCK是最簡單最常見的拓撲之一，非常適合作為用于降壓的DC-DC轉換器。

不僅可以實現高效率，也可以達到高功率。

BUCK轉換器的缺點是輸入電流始終不連續，從而導致高EMI。不過EMI問題可以通過片式磁珠、共模扼流圈和濾波器扼流圈等濾波器組件解決。

Buck

2、Buck電路公式

Buck

1）輸入輸出電壓關系

輸入輸出電壓關系

2）通過晶體管開關的電流

通過晶體管開關的電流

3）晶體管開關中的電壓

晶體管開關中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

三、Boost

1、Boost

與Buck拓撲一樣，Boost也是非隔離的，Boost拓撲會升高電壓。

由于Boost 拓撲在連續導通模式下工作時會以連續、均勻的方式吸收電流，因此它是功率因素校正電路的理想選擇。

Boost

2、Boost計算公式

Boost計算公式

1）輸入輸出電壓關系

輸入輸出電壓關系

2）通過晶體管開關的電流

通過晶體管開關的電流

3）晶體管開關中的電壓

晶體管開關中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

四、Buck-Boost

1、Buck-Boost

Buck -Boost 可以升高或者降低電壓。這種拓撲結構在電池供電的應用中特別有用，其中輸入電壓隨時間變化，但具有輸出電壓反相的缺點。

Buck -Boost 拓撲的另一個缺點是開關沒有接地，這樣的話驅動電路會變得比較困難。僅使用單個電感就可以輕松獲得Buck -Boost 電感和EMI組件。

Buck-Boost

2、Buck-Boost計算公式

Buck-Boost

1）輸入輸出電壓關系

輸入輸出電壓關系

2）通過晶體管開關的電流

通過晶體管開關的電流

3）晶體管開關中的電壓

晶體管開關中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

五、Sepic

1、Sepic

不喜歡相對于輸入電壓的反相輸出電壓，可以考慮單端初級電感轉換器 (SEPIC)。

單端初級電感轉換器 (SEPIC) 是一種 DC/DC 轉換器拓撲，可根據從高于輸出電壓到低于輸出電壓的變化的輸入電壓提供正穩壓輸出電壓。

Sepic是一種沒有反向電壓的降壓/升壓轉換器拓撲。

SEPIC 轉換器需要一個額外的電感和一個隔直電容才能運行，但連續的輸入電流消耗有利于減少電磁干擾 (EMI)。

SEPIC 拓撲的一個缺點需要更大的占地面積。

Sepic

2、Sepic計算公式

Sepic

1）輸入輸出電壓關系

輸入輸出電壓關系

2）通過晶體管開關的電流

通過晶體管開關的電流

3）晶體管開關中的電壓

晶體管開關中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

六、?uk

除了兩個電感之外，SEPIC 和 ?uk 拓撲都使用電容來存儲能量。兩個電感可以是單獨的電感，也可以是耦合電感形式的單個組件。

這兩種拓撲與降壓-升壓拓撲相似，都可以升壓或降壓輸入電壓，非常適合電池應用。

SEPIC 相對于 ?uk 和降壓-升壓轉換器具有額外的優勢，因為它的輸出是非反相的。SEPIC/?uk 拓撲的一個優點是電容可以提供一些有限的隔離。耦合電感可用于 SEPIC 和 ?uk 拓撲，并且可隨時提供定制電感來滿足特殊需求。

?uk

七、反激式

1、反激式

反激式本質上是降壓-升壓拓撲，通過使用變壓器作為存儲電感來隔離。變壓器不僅提供隔離，而且通過改變匝數比，可以調節輸出電壓。

由于使用了變壓器，因此可以進行多個輸出。

反激式是低功耗應用中最簡單、最常見的拓撲，非常適合高輸出電壓，但峰值電流非常高，不太適合10A以上的輸出電流。

反激式相對于其他隔離拓撲的一個優點是，其中許多拓撲需要單獨的存儲電感。由于反激式變壓器實際上是存儲電感，因此不需要單獨的電感。

反激式

2、反激式計算公式

反激式

1）輸入輸出電壓關系

輸入輸出電壓關系

2）通過晶體管開關的電流

通過晶體管開關的電流

3）晶體管開關中的電壓

晶體管開關中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

八、正激式

1、正激式

正激式轉換器實際上是一個變壓器隔離降壓轉換器。正激轉換器最適合低功耗應用。

雖然效率和反激式相當，但缺點是輸出端有一個額外的電感，不太合適高電壓輸出。當需要高輸出電流時，正激轉換器與反激轉換更有優勢。

正激式

2、正激式計算公式

正激式

1）輸入輸出電壓關系

輸入輸出電壓關系

2）通過晶體管開關的電流

通過晶體管開關的電流

3）晶體管開關中的電壓

晶體管開關中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

九、雙晶體管正激式

1、雙晶體管正激式

雙晶體管拓撲是一種非常可靠的設計，不會因電壓尖峰而對晶體管造成壓力。

由于輸入和輸出之間存在隔離，因此雙晶體管正激轉換器屬于初級開關轉換器系列。適用于高達數百瓦的輸出功率，兩個晶體管由脈寬調制控制電壓同時導通和截止。

雙晶體管正激式

2、雙晶體管正激式計算公式

雙晶體管正激式

1）輸入輸出電壓關系

輸入輸出電壓關系

2）通過晶體管開關的電流

通過晶體管開關的電流

3）晶體管開關中的電壓

晶體管開關中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

十、主動鉗位正激式

主動鉗位正激式

1）輸入輸出電壓關系

輸入輸出電壓關系

2）通過晶體管開關的電流

通過晶體管開關的電流

3）晶體管開關中的電壓

晶體管開關中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

十一、半橋

1、半橋

半橋拓撲與推挽拓撲一樣，可以很好地擴展到更高的功率級別，并且基于正激轉換器拓撲。如果兩個開關同時打開，則該拓撲也存在相同的直通電流問題。為了控制這一點，每個開關的導通時間之間需要有一個死區時間。這將占空比限制在 45% 左右。有利的是，半橋拓撲開關應力等于輸入電壓，使其更適合 250VAC 和 PFC 應用。

另一方面，輸出電流比推挽拓撲高得多，因此不太適合高電流輸出。

半橋

2、半橋計算公式

1）輸入輸出電壓關系

輸入輸出電壓關系

2）通過晶體管開關的電流

通過晶體管開關的電流

3）晶體管開關中的電壓

晶體管開關中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

十二、Push-Pull

1、Push-Pull

推挽式拓撲本質上是一個正向轉換器，具有2個初級繞組，用于創建雙驅動繞組，比反激式更能有效地利用變壓器的核心。

另一方面，一次僅使用一半的銅。從而顯著增加類似尺寸變壓器的銅損。對于類似的功率水平，與正激轉換器相比，推挽式轉換具有更小的濾波器。

然而，推挽式轉換器相對于反激式和正激式轉換器的優勢在于它們可以擴展到更高的功率。推挽式轉換器的開關控制可能很困難，因為必須小心不要同時打開兩個開關。這樣做會在變壓器中產生相等且相反的磁通，從而導致低阻抗和通過開關的非常大的直通電流，從而可能損壞開關。

推挽式拓撲的另一個缺點是開關應力非常高 (2?VIN)，這使得該拓撲不適合 250VAC 和 PFC 應用。

Push-Pull

2、Push-Pull計算公式

Push-Pull

1）輸入輸出電壓關系

輸入輸出電壓關系

2）通過晶體管開關的電流

通過晶體管開關的電流

3）晶體管開關中的電壓

晶體管開關中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

十三、全橋

H橋由四個開關組成，用于控制流向負載的電流，這實際上只是用開關控制電流方向的一種方法。

比如說，要反轉電機，電源必須反轉，這就是 H 橋的作用，H 橋電路最典型的應用也是電機控制。

有多種不同的 H 橋設計，實際電路將取決于晶體管的數量、布局類型、控制線的數量、電橋的電壓和許多其他因素。

使用 H 橋時必須非常小心的一件事是不要造成短路。如果發生短路，肯定會燒毀 H 橋。